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JP2002368334A - Surface emitting lasers, photodiodes, their manufacturing methods, and opto-electric hybrid circuits using them - Google Patents

Surface emitting lasers, photodiodes, their manufacturing methods, and opto-electric hybrid circuits using them

Info

Publication number
JP2002368334A
JP2002368334A JP2002079513A JP2002079513A JP2002368334A JP 2002368334 A JP2002368334 A JP 2002368334A JP 2002079513 A JP2002079513 A JP 2002079513A JP 2002079513 A JP2002079513 A JP 2002079513A JP 2002368334 A JP2002368334 A JP 2002368334A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light emitting
contact hole
electrodes
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002079513A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shojiro Kitamura
昇二郎 北村
Tsugio Ide
次男 井出
Atsushi Harada
篤 原田
Takeo Kaneko
丈夫 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2002079513A priority Critical patent/JP2002368334A/en
Priority to CN 02107855 priority patent/CN1199331C/en
Priority to TW91105855A priority patent/TW536861B/en
Publication of JP2002368334A publication Critical patent/JP2002368334A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フリップチップボンディングによる実装を行
っても、強固に実装することができるとともに、高速変
調を可能とした面発光レーザ及びフォトダイオード及び
それらの製造方法及びそれらを用いた光電気混載回路を
提供する。 【解決手段】 半導体基板1上に積層された半導体積層
体2に、凹部6を介して発光部2Aと補強部2Bを形成
し、当該補強部2Bの上面にp型オーミック電極4及び
n型オーミック電極5を形成する。p型オーミック電極
4は、凹部6内に埋め込まれ、ポリイミド内に上下方向
に形成されたコンタクトホール41aを介して、p型コ
ンタクト層21と導通しており、発光部2Aにその厚さ
方向の電流を供給することができる。また、凹部6に
は、半導体基板1に達する溝部6aが形成され、p型オ
ーミック電極4及びn型オーミック電極5間に生じる寄
生容量を抑制している。
(57) Abstract: A surface-emitting laser and a photodiode, which can be firmly mounted even when mounted by flip chip bonding, and enable high-speed modulation, and a method of manufacturing the same and their use. Provided is an opto-electric hybrid circuit. SOLUTION: A light emitting portion 2A and a reinforcing portion 2B are formed in a semiconductor laminated body 2 laminated on a semiconductor substrate 1 via a concave portion 6, and a p-type ohmic electrode 4 and an n-type ohmic electrode are formed on the upper surface of the reinforcing portion 2B. The electrode 5 is formed. The p-type ohmic electrode 4 is buried in the concave portion 6 and is electrically connected to the p-type contact layer 21 through a contact hole 41a formed in the vertical direction in the polyimide. A current can be supplied. In the recess 6, a groove 6a reaching the semiconductor substrate 1 is formed to suppress a parasitic capacitance generated between the p-type ohmic electrode 4 and the n-type ohmic electrode 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル光通信に
利用される面発光レーザ及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surface emitting laser used for digital optical communication and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】通常、垂直共振型面発光レーザ(VCS
EL|Vertical Cavity Surfac
e Emitting Laser)は、活性層及び分
布反射層を積層した半導体積層体を垂直方向にエッチン
グして凸状の発光部を形成し、当該発光部の上表面に開
口した発光面からレーザ光を出射する構成をしている。
ここで、レーザ光を発生させるために、発光部を含む半
導体積層体に絶縁層を介して上下に挟む上下電極が形成
され、発光部の厚さ方向に電流が流れるように電圧を印
加することによって、活性層に電流が供給されている。
2. Description of the Related Art Usually, a vertical cavity surface emitting laser (VCS) is used.
EL | Vertical Cavity Surfac
e Emitting Laser) forms a convex light emitting portion by vertically etching a semiconductor laminate in which an active layer and a distributed reflection layer are stacked, and emits a laser beam from a light emitting surface opened on the upper surface of the light emitting portion. It is configured to
Here, in order to generate laser light, upper and lower electrodes sandwiched above and below are formed on the semiconductor laminated body including the light emitting portion via an insulating layer, and a voltage is applied so that a current flows in the thickness direction of the light emitting portion. As a result, a current is supplied to the active layer.

【0003】ところが、上記構成の面発光レーザによる
と、上面及び下面に形成した上下電極と、当該電極間に
形成した薄い絶縁層がコンデンサとなり、その寄生容量
が大きいため、充放電に時間がかかる不具合が生じてし
まう。そのため、面発光レーザの高速変調が困難であっ
た。
However, according to the surface emitting laser having the above structure, the upper and lower electrodes formed on the upper and lower surfaces and the thin insulating layer formed between the electrodes form a capacitor, and its parasitic capacitance is large. Failure occurs. Therefore, it has been difficult to perform high-speed modulation of the surface emitting laser.

【0004】そこで、例えば、特開平8−116131
号公報に開示されているように、上下電極の間に、厚み
を有するポリイミド系樹脂からなる絶縁層を形成する手
段が提案されている。上記提案によると、発光部である
凸部の周囲に形成される凹部に、凸部との段差がなくな
るようにポリイミド系樹脂を埋め込み、当該ポリイミド
系樹脂の上面に電極を積層している。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-116131 discloses
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication, there is proposed means for forming an insulating layer made of a polyimide resin having a thickness between upper and lower electrodes. According to the above proposal, a polyimide resin is buried in a concave portion formed around a convex portion serving as a light emitting portion so that a step with the convex portion is eliminated, and an electrode is laminated on an upper surface of the polyimide resin.

【0005】上記構成の面発光レーザによれば、ポリイ
ミド系樹脂により上下電極間の距離を広くすることで、
寄生容量を小さくすることができるため、面発光レーザ
の高速変調が可能となった。
According to the surface emitting laser having the above structure, the distance between the upper and lower electrodes is increased by using a polyimide resin.
Since the parasitic capacitance can be reduced, high-speed modulation of the surface emitting laser has become possible.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記構成の
面発光レーザを高密度化するために、電極と他の半導体
素子を半田バンプ等で半田固定するフリップチップボン
ディングによって、実装を行うことが多々ある。
By the way, in order to increase the density of the surface emitting laser having the above structure, mounting is often performed by flip chip bonding in which electrodes and other semiconductor elements are fixed by soldering with solder bumps or the like. is there.

【0007】しかしながら、上記構成の面発光レーザで
は、半導体材料に比べて軟らかいポリイミド系樹脂の上
面に電極を積層しているため、実装の際に電極面が凹む
等変形が生じる恐れがあった。すると、電極が剥がれて
しまったり、面発光レーザを強固に実装できないという
不具合が生じてしまう。
However, in the surface emitting laser having the above structure, since the electrodes are laminated on the upper surface of the polyimide resin which is softer than the semiconductor material, there is a possibility that the electrode surface may be deformed such as being dented during mounting. In this case, the electrodes may be peeled off, or the surface emitting laser may not be mounted firmly.

【0008】また、半導体積層体を上下に挟む上下電極
によってレーザ光を発生させているため、半導体基板の
裏面側の電極に対しても、ワイヤボンディング等でコン
タクトを取る必要があった。
Further, since laser light is generated by the upper and lower electrodes sandwiching the semiconductor laminate vertically, it has been necessary to contact the electrodes on the back surface of the semiconductor substrate by wire bonding or the like.

【0009】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、フリップチップボンディングによる実装を行っ
ても、確実且つ強固に実装することができ、且つ、高速
変調を可能とした面発光レーザ及びその製造方法を提供
することを課題としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a surface emitting laser that can be mounted securely and firmly even when mounting by flip chip bonding, and that enables high-speed modulation. It is an object to provide a manufacturing method thereof.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板
と、その上面に積層され、且つ、発光部と補強部とに凹
部を介して分割された半導体積層体と、前記凹部に埋め
込まれた絶縁性物質と、前記発光部の厚さ方向に電流が
流れるように電圧を印加する一対の電極と、を備え、前
記一対の電極は、前記補強部の上面に外部との接続部分
を有する面発光レーザとしている。
According to the present invention, there is provided a semiconductor laminate which is laminated on a semiconductor substrate and an upper surface thereof, and is divided into a light emitting portion and a reinforcing portion via a concave portion, and is embedded in the concave portion. An insulating material, and a pair of electrodes for applying a voltage so that a current flows in a thickness direction of the light emitting unit, wherein the pair of electrodes has a connection portion with the outside on an upper surface of the reinforcing portion. It is a light emitting laser.

【0011】このような構成とすることにより、一対の
電極を、従来のポリイミド系樹脂よりも硬い材質である
半導体積層体からなる補強部の上面に外部との接続部を
有するように形成したことによって、フリップチップボ
ンディングによる実装を行っても、電極面が凹む等の変
形を抑制することができる。このため、電極が剥がれる
等の不具合を解消し、面発光レーザを確実に実装するこ
とが可能となる。
With this configuration, the pair of electrodes are formed so as to have a connection with the outside on the upper surface of the reinforcing portion made of a semiconductor laminate made of a material harder than a conventional polyimide resin. Accordingly, even when mounting is performed by flip chip bonding, deformation such as depression of the electrode surface can be suppressed. Therefore, problems such as peeling of the electrodes can be solved, and the surface emitting laser can be reliably mounted.

【0012】また、一対の電極を同一面である補強部の
上面に形成したことによって、裏面側の電極に対してワ
イヤボンディング等でコンタクトを取る必要がなくな
り、面発光レーザの実装における煩雑さを軽減させるた
めに有効である。
In addition, since the pair of electrodes are formed on the upper surface of the reinforcing portion on the same surface, it is not necessary to make contact with the electrode on the back surface by wire bonding or the like, thereby reducing the complexity of mounting the surface emitting laser. It is effective to reduce.

【0013】また、前記一対の電極のうち一方は、前記
絶縁性物質内を上下方向に延びるコンタクトホールを介
して、前記発光部の下端部に導通している面発光レーザ
としている。
Further, one of the pair of electrodes is a surface emitting laser which is electrically connected to a lower end of the light emitting section through a contact hole extending vertically in the insulating material.

【0014】また、前記一対の電極のうち一方を、絶縁
性物質内を上下方向に延びるコンタクトホールを介し
て、発光部の下端部に導通するようにしていることによ
って、一対の電極を同一面に形成しても、発光部の上下
方向、つまり厚み方向に電流を供給することが可能とな
る。
Further, one of the pair of electrodes is electrically connected to the lower end of the light emitting portion through a contact hole extending vertically in the insulating material, so that the pair of electrodes are flush with each other. In this case, it is possible to supply a current in the vertical direction of the light emitting unit, that is, in the thickness direction.

【0015】また、前記凹部の底面は、前記発光部の下
端部と前記補強部の下端部とを不導通とするために、そ
の全長に渡って前記半導体基板表面に達しているものと
している。
In addition, the bottom surface of the recess reaches the surface of the semiconductor substrate over the entire length thereof in order to disconnect the lower end of the light emitting portion from the lower end of the reinforcing portion.

【0016】また、凹部の底面を、その全長に渡って半
導体基板の表面に達するように形成していることによっ
て、発光部の下端部と補強部の下端部とを電気的不導通
とするため、一対の電極間に生じる寄生容量を抑制する
ことができる。すなわち、面発光レーザのさらなる高速
変調が可能となる。
Further, since the bottom surface of the concave portion is formed so as to reach the surface of the semiconductor substrate over the entire length, the lower end of the light emitting portion and the lower end of the reinforcing portion are electrically disconnected. In addition, the parasitic capacitance generated between the pair of electrodes can be suppressed. That is, further high-speed modulation of the surface emitting laser becomes possible.

【0017】また、半導体基板上に形成した半導体積層
体を垂直方向にエッチングし、その半導体積層体を発光
部と補強部とに分割する凹部を形成する工程と、前記凹
部の底面を、その全長に渡って前記半導体基板表面に達
するように垂直方向にさらにエッチングし、前記発光部
の下端部と前記補強部の下端部とを不導通とする溝部を
形成する工程と、前記溝部を含む前記凹部内に、絶縁性
物質を埋め込む工程と、前記絶縁性物質の一部に、上下
方向に延びて、前記発光部の下端部と接続するコンタク
トホールを形成する工程と、前記発光部の上端部に導通
する電極と、前記コンタクトホールの上端部に導通する
電極とを、前記補強部の上面に形成する工程と、を含む
面発光レーザの製造方法としている。
Further, a step of vertically etching the semiconductor laminate formed on the semiconductor substrate to form a concave portion for dividing the semiconductor laminate into a light emitting portion and a reinforcing portion, and Forming a groove for disconnecting the lower end of the light emitting portion and the lower end of the reinforcing portion from each other in the vertical direction so as to reach the surface of the semiconductor substrate, and the concave portion including the groove portion. Embedded therein, a step of embedding an insulating substance, a step of forming a contact hole extending vertically in a part of the insulating substance and connecting to a lower end of the light emitting section, and forming a contact hole at an upper end of the light emitting section. Forming a conductive electrode and an electrode conductive to the upper end of the contact hole on the upper surface of the reinforcing portion.

【0018】また、前記溝部を形成する工程では、前記
コンタクトホールの下端部と接続する部分が前記発光部
の下端部に残るように、前記溝部を形成するようにして
いる。
In the step of forming the groove, the groove is formed such that a portion connected to a lower end of the contact hole remains at a lower end of the light emitting section.

【0019】また、コンタクトホールの下端部と接続す
る部分が発光部の下端部に残るように溝部を形成するよ
うにしたことによって、一方の電極がコンタクトホール
を介して、発光部の下端部に導通することができる。よ
って、一対の電極を補強部上面に形成しても、発光部の
厚み方向に電流を供給することを可能としている。
Further, the groove is formed so that the portion connected to the lower end of the contact hole remains at the lower end of the light emitting portion, so that one electrode is connected to the lower end of the light emitting portion via the contact hole. It can conduct. Therefore, even if the pair of electrodes is formed on the upper surface of the reinforcing portion, it is possible to supply a current in the thickness direction of the light emitting portion.

【0020】ここで、補強部は、半導体基板の上面に積
層した半導体積層体のうち、発光部として機能しない部
分であり、従来面発光レーザを作製する際にはエッチン
グによって除去されていた部分である。本発明において
は、従来は除去されていた補強部を残し、その部分に外
部との接続部を有する一対の電極を形成している。
Here, the reinforcing portion is a portion which does not function as a light emitting portion of the semiconductor laminated body laminated on the upper surface of the semiconductor substrate, and is a portion which has been removed by etching when a conventional surface emitting laser is manufactured. is there. In the present invention, a pair of electrodes having a connection portion with the outside is formed on the reinforcing portion, which has been removed in the related art.

【0021】また、半導体基板と、その上面に積層さ
れ、且つ、受光部と補強部とに凹部を介して分割された
半導体積層体と、前記凹部に埋め込まれた絶縁性物質
と、光の入射によって前記受光部の厚さ方向に流れる電
流を検出する一対の電極と、を備え、前記一対の電極
は、前記補強部の上面に外部との接続部分を有するフォ
トダイオードとしている。
[0021] Further, a semiconductor laminated body laminated on the upper surface thereof and divided into a light receiving portion and a reinforcing portion via a concave portion, an insulating material embedded in the concave portion, and a light incident portion. And a pair of electrodes for detecting a current flowing in the thickness direction of the light receiving section. The pair of electrodes is a photodiode having a connection portion with the outside on the upper surface of the reinforcing section.

【0022】また、一対の電極を、従来のポリイミド系
樹脂よりも硬い材質である半導体積層体からなる補強部
の上面に外部との接続部を有するように形成したことに
よって、フリップチップボンディングによる実装を行っ
ても、電極面が凹む等の変形を抑制することができる。
このため、電極が剥がれる等の不具合を解消し、フォト
ダイオードを確実に実装することが可能となる。
Further, the pair of electrodes are formed so as to have a connection portion with the outside on the upper surface of the reinforcing portion made of a semiconductor laminate made of a material harder than the conventional polyimide resin, so that mounting by flip chip bonding is possible. , It is possible to suppress deformation such as denting of the electrode surface.
Therefore, problems such as peeling of the electrode can be solved, and the photodiode can be reliably mounted.

【0023】また、一対の電極を同一面である補強部の
上面に形成したことによって、裏面側の電極に対してワ
イヤボンディング等でコンタクトを取る必要がなくな
り、フォトダイオードの実装における煩雑さを軽減させ
るために有効である。
Further, since the pair of electrodes are formed on the upper surface of the reinforcing portion, which is the same surface, it is not necessary to make contact with the electrode on the back surface by wire bonding or the like, thereby reducing the complexity of mounting the photodiode. It is effective to let.

【0024】また、前記一対の電極のうち一方は、前記
絶縁性物質内を上下方向に延びるコンタクトホールを介
して、前記受光部の下端部に導通しているフォトダイオ
ードとしている。
Further, one of the pair of electrodes is a photodiode which is electrically connected to the lower end of the light receiving section via a contact hole extending vertically in the insulating material.

【0025】また、前記一対の電極のうち一方を、絶縁
性物質内を上下方向に延びるコンタクトホールを介し
て、受光部の下端部に導通するようにしていることによ
って、一対の電極を同一面に形成しても、受光部の上下
方向、つまり厚み方向に流れる電流を検出することが可
能となる。
Also, one of the pair of electrodes is electrically connected to the lower end of the light receiving portion through a contact hole extending vertically in the insulating material, so that the pair of electrodes are in the same plane. Even if it is formed, it is possible to detect the current flowing in the vertical direction of the light receiving section, that is, the thickness direction.

【0026】また、前記凹部の底面は、前記受光部の下
端部と前記補強部の下端部とを不導通とするために、そ
の全長に渡って前記半導体基板表面に達しているものと
している。
In addition, the bottom surface of the recess reaches the surface of the semiconductor substrate over the entire length thereof in order to disconnect the lower end of the light receiving portion and the lower end of the reinforcing portion.

【0027】また、凹部の底面を、その全長に渡って半
導体基板の表面に達するように形成していることによっ
て、受光部の下端部と補強部の下端部とを電気的不導通
とするため、一対の電極間に生じる寄生容量を抑制する
ことができる。すなわち、フォトダイオードのさらなる
広帯域化が可能となる。
Further, since the bottom surface of the concave portion is formed so as to reach the surface of the semiconductor substrate over its entire length, the lower end of the light receiving portion and the lower end of the reinforcing portion are electrically disconnected. In addition, the parasitic capacitance generated between the pair of electrodes can be suppressed. That is, it is possible to further increase the bandwidth of the photodiode.

【0028】また、半導体基板上に形成した半導体積層
体を垂直方向にエッチングし、その半導体積層体を受光
部と補強部とに分割する凹部を形成する工程と、前記凹
部の底面を、その全長に渡って前記半導体基板表面に達
するように垂直方向にさらにエッチングし、前記受光部
の下端部と前記補強部の下端部とを不導通とする溝部を
形成する工程と、前記溝部を含む前記凹部内に、絶縁性
物質を埋め込む工程と、前記絶縁性物質の一部に、上下
方向に延びて、前記受光部の下端部と接続するコンタク
トホールを形成する工程と、前記受光部の上端部に導通
する電極と、前記コンタクトホールの上端部に導通する
電極とを、前記補強部の上面に形成する工程と、を含む
フォトダイオードの製造方法としている。
A step of vertically etching the semiconductor laminate formed on the semiconductor substrate to form a concave portion for dividing the semiconductor laminate into a light receiving portion and a reinforcing portion; Further etching in the vertical direction so as to reach the surface of the semiconductor substrate to form a groove for disconnecting the lower end of the light receiving portion and the lower end of the reinforcing portion, and the recess including the groove Inside, a step of embedding an insulating material, a step of forming a contact hole extending vertically in a part of the insulating material and connecting to a lower end of the light receiving section, Forming a conductive electrode and an electrode conductive to the upper end of the contact hole on the upper surface of the reinforcing portion.

【0029】また、前記溝部を形成する工程では、前記
コンタクトホールの下端部と接続する部分が前記受光部
の下端部に残るように、前記溝部を形成するようにして
いる。
In the step of forming the groove, the groove is formed such that a portion connected to the lower end of the contact hole remains at the lower end of the light receiving section.

【0030】また、コンタクトホールの下端部と接続す
る部分が受光部の下端部に残るように溝部を形成するよ
うにしたことによって、一方の電極がコンタクトホール
を介して、受光部の下端部に導通することができる。よ
って、一対の電極を補強部上面に形成しても、受光部の
厚み方向に流れる電流を検出することを可能としてい
る。
Further, by forming the groove so that the portion connected to the lower end of the contact hole remains at the lower end of the light receiving portion, one of the electrodes is connected to the lower end of the light receiving portion via the contact hole. It can conduct. Therefore, even if the pair of electrodes is formed on the upper surface of the reinforcing portion, it is possible to detect the current flowing in the thickness direction of the light receiving portion.

【0031】また、光導波路と、前記光導波路への入射
用のミラーと、前記光導波路からの出射用のミラーと、
電気配線と、を少なくとも有する光電気混載回路におい
て、前記電気配線に対して、請求項1乃至3の面発光レ
ーザと、前記面発光レーザを駆動するためのレーザ駆動
回路と、請求項6乃至8のフォトダイオードと、前記フ
ォトダイオードからの信号を検出するためのアンプ回路
と、がフリップチップボンディングによって実装されて
いる光電気混載回路としている。
An optical waveguide, a mirror for entering the optical waveguide, a mirror for exiting from the optical waveguide,
9. An opto-electric hybrid circuit having at least an electric wiring, wherein the surface emitting laser according to claim 1 to 3, and a laser driving circuit for driving the surface emitting laser with respect to the electric wiring. And an amplifier circuit for detecting a signal from the photodiode are an opto-electric hybrid circuit mounted by flip chip bonding.

【0032】また、電気配線に対して、請求項1〜3の
面発光レーザと、面発光レーザを駆動するためのレーザ
駆動回路と、請求項6〜8のフォトダイオードと、フォ
トダイオードからの信号を検出するためのアンプ回路
と、がフリップチップボンディングによって実装されて
いるため、信頼性の高い光電気混載回路を作製すること
ができる。
Further, the surface emitting laser according to claims 1 to 3, a laser driving circuit for driving the surface emitting laser, the photodiode according to claims 6 to 8, and a signal from the photodiode are provided for the electric wiring. Is mounted by flip-chip bonding, so that a highly reliable opto-electric hybrid circuit can be manufactured.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0034】図1は、本発明に係る面発光レーザを示す
断面図である。図2は、本発明に係る面発光レーザを示
す平面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a surface emitting laser according to the present invention. FIG. 2 is a plan view showing a surface emitting laser according to the present invention.

【0035】本発明に係る面発光レーザ100は、図1
及び図2に示すように、GaAsからなる高抵抗の半導
体基板1と、半導体基板1の上面に設けられ、発光部2
Aと補強部2Bとに凹部6を介して分割された半導体積
層体2と、その上面に設けられた絶縁層3と、さらに上
面に設けられたp型オーミック電極4及びn型オーミッ
ク電極5と、から構成されている。
The surface emitting laser 100 according to the present invention has the structure shown in FIG.
As shown in FIG. 2, a high-resistance semiconductor substrate 1 made of GaAs, and a light emitting unit 2 provided on the upper surface of the semiconductor substrate 1.
A, a semiconductor laminate 2 divided into a reinforcing portion 2B via a concave portion 6, an insulating layer 3 provided on the upper surface thereof, and a p-type ohmic electrode 4 and an n-type ohmic electrode 5 further provided on the upper surface. , Is composed of.

【0036】半導体積層体2は、半導体基板1の上面か
ら順に積層された、p型コンタクト層21、p型DBR
ミラー層22、p型クラッド層23、活性層24、n型
クラッド層25、電流狭窄層26、n型DBRミラー層
27、及びn型コンタクト層28からなる。
The semiconductor laminate 2 includes a p-type contact layer 21 and a p-type DBR which are sequentially laminated from the upper surface of the semiconductor substrate 1.
It comprises a mirror layer 22, a p-type cladding layer 23, an active layer 24, an n-type cladding layer 25, a current confinement layer 26, an n-type DBR mirror layer 27, and an n-type contact layer 28.

【0037】p型コンタクト層21は、p型GaAsか
らなる。p型DBRミラー層22は、p型AlAs層と
p型Al0.15Ga0.85As層とを交互に積層した30ペ
アの多層膜である。P型クラッド層23は、p型Al
0.5 Ga0.5 Asからなる。活性層24は、GaAaウ
エル層とAl0.3 Ga0.7 Asバリア層とで構成され、
ウエル層が3層で構成される多重量子井戸構造をしてい
る。n型クラッド層25は、n型Al0.5 Ga0.5 As
からなる。電流狭窄層26は、n型AlAs層からな
る。n型DBRミラー層27は、n型AlAs層とn型
Al0.15Ga0.85Asとを交互に積層した25ペアの多
層膜である。n型コンタクト層28は、n型Al0.15
0.85Asからなる。
The p-type contact layer 21 is made of p-type GaAs. The p-type DBR mirror layer 22 is a 30-pair multilayer film in which p-type AlAs layers and p-type Al 0.15 Ga 0.85 As layers are alternately stacked. The P-type cladding layer 23 is made of p-type Al
It consists of 0.5 Ga 0.5 As. The active layer 24 includes a GaAs well layer and an Al 0.3 Ga 0.7 As barrier layer,
The well layer has a multiple quantum well structure composed of three layers. The n-type cladding layer 25 is made of n-type Al 0.5 Ga 0.5 As
Consists of The current confinement layer 26 is made of an n-type AlAs layer. The n-type DBR mirror layer 27 is a 25-pair multilayer film in which n-type AlAs layers and n-type Al 0.15 Ga 0.85 As are alternately stacked. n-type contact layer 28, n-type Al 0.15 G
a 0.85 As.

【0038】これらの層を順次形成した半導体積層体2
のうち、共振器として機能する柱状の発光部2Aとその
周囲の補強部2Bとは、リング状の凹部6を介して分割
されている。この凹部6の底面には、発光部2Aの周辺
から延びる平面視略矩形状の一部を除いて、全周に渡っ
て半導体基板1に達する溝部6aが形成されている。こ
こで、本実施の形態においては、発光部2Aの平面形状
を円形としたが、これに限らず、多角形等任意の形状を
取ることができる。また、溝部6aを形成しない一部の
平面形状を略矩形としたが、これに限らず、円形や多角
形等任意の形状を取ることができる。
A semiconductor laminate 2 in which these layers are sequentially formed
Among them, the columnar light emitting portion 2A functioning as a resonator and the surrounding reinforcing portion 2B are divided via a ring-shaped concave portion 6. On the bottom surface of the concave portion 6, a groove portion 6a is formed, which extends from the periphery of the light emitting portion 2A to the semiconductor substrate 1 over the entire periphery except for a part of a substantially rectangular shape in plan view. Here, in the present embodiment, the planar shape of the light emitting section 2A is circular, but the present invention is not limited to this, and may have any shape such as a polygon. Although a part of the planar shape in which the groove 6a is not formed is substantially rectangular, the present invention is not limited to this, and may have any shape such as a circle or a polygon.

【0039】そして、これらの溝部6aを含む凹部6に
は、絶縁性物質7としてポリイミド系樹脂が埋め込まれ
ている。また、ポリイミド系樹脂の一部には、コンタク
トホール41aが形成されており、そのコンタクトホー
ル41a内には、導電材料が埋め込まれている。
A polyimide resin is buried as an insulating material 7 in the recess 6 including the groove 6a. A contact hole 41a is formed in a part of the polyimide resin, and a conductive material is buried in the contact hole 41a.

【0040】また、発光部2Aの電流狭窄層26は、発
光部2A中央の所定直径の円の範囲内にあり、その外側
には酸化アルミニウムからなる絶縁体層26aが形成さ
れている。また、補強部2Bの電流狭窄層26には、凹
部の周囲数μm程度の領域に同様の絶縁体層26aが形
成されている。この絶縁体層26aを形成することによ
って、p型オーミック電極4からの電流を発光部2Aの
中央部に集中させている。
The current confinement layer 26 of the light emitting section 2A is within a circle having a predetermined diameter at the center of the light emitting section 2A, and an insulating layer 26a made of aluminum oxide is formed outside the circle. In the current constriction layer 26 of the reinforcing portion 2B, a similar insulator layer 26a is formed in a region around several μm around the concave portion. By forming this insulator layer 26a, the current from the p-type ohmic electrode 4 is concentrated at the center of the light emitting section 2A.

【0041】絶縁層3は、発光部2Aにおけるn型コン
タクト層28が露出している部分を除いて、補強部2B
におけるn型コンタクト層28の上面に形成されてい
る。
The insulating layer 3 is formed of the reinforcing portion 2B except for the portion where the n-type contact layer 28 in the light emitting portion 2A is exposed.
Are formed on the upper surface of the n-type contact layer.

【0042】p型オーミック電極4は、コンタクト部4
1と、これに連結された円形の電極パッド部42とから
なる。コンタクト部41は、発光部2Aの周縁に形成さ
れた凹部6に埋め込まれたポリイミド系樹脂と接触する
とともに、ポリイミド系樹脂内を上下方向に延びるコン
タクトホール41aを通じてp型コンタクト層21と接
触している。電極パッド部42は、絶縁層3を介して補
強部2Bのn型コンタクト層28の上面に形成されてい
る。
The p-type ohmic electrode 4 is
1 and a circular electrode pad 42 connected thereto. The contact portion 41 comes into contact with the polyimide resin embedded in the concave portion 6 formed on the peripheral edge of the light emitting portion 2A, and also comes into contact with the p-type contact layer 21 through a contact hole 41a extending vertically in the polyimide resin. I have. The electrode pad portion 42 is formed on the upper surface of the n-type contact layer 28 of the reinforcing portion 2B via the insulating layer 3.

【0043】すなわち、p型オーミック電極4は、コン
タクト部41の下方に延びるコンタクトホール41aに
よって、p型コンタクト層21とコンタクトされてい
る。p型オーミック電極4の材料は、クロムと金ー亜鉛
合金とからなる。
That is, the p-type ohmic electrode 4 is in contact with the p-type contact layer 21 through the contact hole 41a extending below the contact portion 41. The material of the p-type ohmic electrode 4 is made of chromium and a gold-zinc alloy.

【0044】n型オーミック電極5は、コンタクト部5
1と、円形の電極パッド部52と、これらをつなぐ帯状
の連結部53とからなる。コンタクト部51は、発光部
2Aのn型コンタクト層28と接触しており、その平面
形状はリング状である。このリングの穴が、この面発光
レーザ100の出射口となっている。電極パッド部52
は、絶縁層3を介して補強部2Bのn型コンタクト層2
8の上面に形成されている。連結部53は、コンタクト
部51の周縁と電極パッド部52の周縁とを最短距離で
つないでおり、ポリイミド系樹脂と接触している。
The n-type ohmic electrode 5 is
1, a circular electrode pad portion 52, and a band-like connecting portion 53 connecting these. The contact section 51 is in contact with the n-type contact layer 28 of the light emitting section 2A, and has a ring shape in plan view. The hole of the ring serves as an emission port of the surface emitting laser 100. Electrode pad part 52
Is the n-type contact layer 2 of the reinforcing portion 2B via the insulating layer 3.
8 is formed on the upper surface. The connecting portion 53 connects the peripheral edge of the contact portion 51 and the peripheral edge of the electrode pad portion 52 with the shortest distance, and is in contact with the polyimide resin.

【0045】すなわち、n型オーミック電極5は、コン
タクト部51によってn型コンタクト層28とコンタク
トされている。n型オーミック電極5の材料は、金ーゲ
ルマニウム合金からなる。
That is, the n-type ohmic electrode 5 is in contact with the n-type contact layer 28 by the contact part 51. The material of the n-type ohmic electrode 5 is made of a gold-germanium alloy.

【0046】上記構成の面発光レーザ100では、p型
コンタクト層21、p型DBRミラー層22、p型クラ
ッド層23、活性層24、n型クラッド層25、電流狭
窄層26、n型DBRミラー層27、n型コンタクト層
28、p型オーミック電極4、及びn型オーミック電極
5によって垂直共振型面発光レーザ(VCSEL)が構
成されている。ここで、それぞれの電極間に電圧を印加
すると、発光部2Aの上面に形成されたn型オーミック
電極5と、コンタクトホール41aを介して発光部2A
の下端側に導電されたp型オーミック電極4とによっ
て、発光部2Aの厚み方向に電流が流れるようになる。
そして、その電流が活性層24に供給されることによっ
て、発光部2A上面に開口された発光面21Aから、垂
直上方向にレーザ光が出射される。
In the surface emitting laser 100 having the above configuration, the p-type contact layer 21, the p-type DBR mirror layer 22, the p-type cladding layer 23, the active layer 24, the n-type cladding layer 25, the current confinement layer 26, and the n-type DBR mirror The layer 27, the n-type contact layer 28, the p-type ohmic electrode 4, and the n-type ohmic electrode 5 constitute a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL). Here, when a voltage is applied between the respective electrodes, the n-type ohmic electrode 5 formed on the upper surface of the light emitting unit 2A and the light emitting unit 2A via the contact hole 41a.
With the conductive p-type ohmic electrode 4 at the lower end of the light emitting portion, a current flows in the thickness direction of the light emitting portion 2A.
When the current is supplied to the active layer 24, the laser light is emitted vertically upward from the light emitting surface 21A opened on the upper surface of the light emitting unit 2A.

【0047】図9は、本発明に係るフォトダイオードを
示す断面図である。図10は、本発明に係るフォトダイ
オードを示す平面図である。なお、上記の実施の形態の
面発光レーザ100と同様の構成には同じ符号を付し、
詳細な説明を省略する。
FIG. 9 is a sectional view showing a photodiode according to the present invention. FIG. 10 is a plan view showing a photodiode according to the present invention. The same components as those of the surface emitting laser 100 of the above embodiment are denoted by the same reference numerals,
Detailed description is omitted.

【0048】本発明に係るフォトダイオード200は、
図9及び図10に示すように、GaAsからなる高抵抗
の半導体基板1と、半導体基板1の上面に設けられ、受
光部2Cと補強部2Bとに凹部6を介して分割された半
導体積層体2と、その上面に設けられた絶縁層3と、さ
らに上面に設けられたp型オーミック電極4及びn型オ
ーミック電極5と、から構成されている。
The photodiode 200 according to the present invention comprises:
As shown in FIGS. 9 and 10, a high-resistance semiconductor substrate 1 made of GaAs, and a semiconductor laminate provided on the upper surface of the semiconductor substrate 1 and divided into a light receiving portion 2C and a reinforcing portion 2B via a recess 6 2, an insulating layer 3 provided on the upper surface thereof, and a p-type ohmic electrode 4 and an n-type ohmic electrode 5 further provided on the upper surface.

【0049】上記の実施の形態の面発光レーザ100と
異なる点は、半導体積層体2が、半導体基板1の上面か
ら順に積層された、p型コンタクト層21、光吸収層2
9、及びn型コンタクト層28から構成されている点で
ある。
The difference from the surface emitting laser 100 of the above-described embodiment is that the semiconductor laminate 2 is laminated in order from the upper surface of the semiconductor substrate 1 into the p-type contact layer 21 and the light absorbing layer 2.
9 and an n-type contact layer 28.

【0050】p型コンタクト層21は、p型GaAsか
らなる。光吸収層29は、GaAaからなる。n型コン
タクト層28は、n型Al0.15Ga0.85Asからなる。
The p-type contact layer 21 is made of p-type GaAs. The light absorption layer 29 is made of GaAs. The n-type contact layer 28 is made of n-type Al 0.15 Ga 0.85 As.

【0051】上記構成のフォトダイオード200では、
p型コンタクト層21、光吸収層29、n型コンタクト
層28、p型オーミック電極4、及びn型オーミック電
極5によってPIN型のフォトダイオードが構成されて
いる。ここで、受光部2C上面に開口された受光面21
Cから入射した光は光吸収層29で吸収されて電流を発
生する。そして、この電流をn型オーミック電極5と、
コンタクトホール41aを介して受光部2Cの下端側に
導電されたp型オーミック電極4とによって、後述する
アンプ回路9で検出することで受光面21Cに入射した
光量が検出される。
In the photodiode 200 having the above structure,
The p-type contact layer 21, the light absorbing layer 29, the n-type contact layer 28, the p-type ohmic electrode 4, and the n-type ohmic electrode 5 constitute a PIN photodiode. Here, the light receiving surface 21 opened on the upper surface of the light receiving unit 2C
Light incident from C is absorbed by the light absorbing layer 29 to generate a current. Then, this current is supplied to the n-type ohmic electrode 5,
The amount of light incident on the light receiving surface 21C is detected by the amplifying circuit 9 described later by the conductive p-type ohmic electrode 4 on the lower end side of the light receiving unit 2C via the contact hole 41a.

【0052】図11は、本発明に係る面発光レーザ10
0およびフォトダイオード200を用いた光電気混載回
路300上を示す断面図である。
FIG. 11 shows a surface emitting laser 10 according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a photoelectric circuit 300 using a photodiode 0 and a photodiode 200;

【0053】光電気混載回路300は図11に示すよう
に基板10と、基板10の上面に設けられた光導波路3
0と、電気配線11と、電気配線11上にフリップチッ
プボンディングによって実装された面発光レーザ10
0、レーザ駆動回路8、フォトダイオード200および
アンプ回路9と、からなる。
As shown in FIG. 11, the opto-electric hybrid circuit 300 includes a substrate 10 and an optical waveguide 3 provided on the upper surface of the substrate 10.
0, an electric wiring 11, and a surface emitting laser 10 mounted on the electric wiring 11 by flip chip bonding.
0, a laser drive circuit 8, a photodiode 200, and an amplifier circuit 9.

【0054】光導波路30は、コア32の厚さ方向両側
および幅方向両側をクラッド31で包み込んだポリマー
型光導波路である。そして、その光導波路30の光導波
方向両端部のうち、光導波方向で上流側となる部分に
は、面発光レーザ100の発光面21Aから基板10の
厚さ方向に照射されたレーザ光の方向を、90度変化さ
せて基板10表面に沿った方向とし、コア32内を伝搬
させるミラー33が設けられている。また、光導波路3
0の光導波方向両端部のうち、光導波方向で下流側とな
る部分には、コア32内を伝搬してきたレーザ光の方向
を90度変化させ、フォトダイオード200の受光面2
1Cに入射させるためのミラー34が設けられている。
The optical waveguide 30 is a polymer type optical waveguide in which both sides in the thickness direction and both sides in the width direction of the core 32 are covered with the cladding 31. Then, of the two ends of the optical waveguide 30 in the optical waveguide direction, a portion located on the upstream side in the optical waveguide direction has a direction of the laser beam irradiated from the light emitting surface 21A of the surface emitting laser 100 in the thickness direction of the substrate 10. Is changed by 90 degrees to a direction along the surface of the substrate 10, and a mirror 33 that propagates in the core 32 is provided. Also, the optical waveguide 3
The laser light propagating in the core 32 is changed by 90 degrees in the portion on the downstream side in the optical waveguide direction among both ends of the optical waveguide direction 0, and the light receiving surface 2 of the photodiode 200 is changed.
A mirror 34 for making the light enter 1C is provided.

【0055】光導波路30上には、面発光レーザ100
およびレーザ駆動回路8を接続するため、あるいはフォ
トダイオード200とアンプ回路9を接続するための電
気配線11が形成されている。そして、面発光レーザ1
00およびフォトダイオード200のp型オーミック電
極4およびn型オーミック電極5と、レーザ駆動回路8
およびアンプ回路9の図示しない電極上にスタットバン
プ12が形成されて、フリップチップボンディングによ
りこれらの素子が電気配線11上に実装される。
A surface emitting laser 100 is provided on the optical waveguide 30.
Further, an electric wiring 11 for connecting the laser drive circuit 8 or connecting the photodiode 200 and the amplifier circuit 9 is formed. And the surface emitting laser 1
00 and p-type ohmic electrode 4 and n-type ohmic electrode 5 of photodiode 200 and laser drive circuit 8
In addition, stat bumps 12 are formed on electrodes (not shown) of amplifier circuit 9, and these elements are mounted on electric wiring 11 by flip chip bonding.

【0056】上記構成の面発光レーザ100あるいはフ
ォトダイオード200において、電極パッド部42、5
2を半導体積層体2の補強部2B上面に形成したことに
よって、電極パッド部42、52の上面にフリップチッ
プボンディングのためのスタットバンプ12が形成され
ても、電極パッド部42、52面が凹む等の変形を抑制
することができる。このため、電極パッド部42、52
が剥がれる等の不具合を解消し、光電気混載回路300
に対して確実に実装を行える信頼性の高い面発光レーザ
100あるいはフォトダイオード200を作製すること
ができ、それにより信頼性の高い光電気混載回路300
を作製することができる。
In the surface emitting laser 100 or the photodiode 200 having the above configuration, the electrode pad portions 42, 5
2 is formed on the upper surface of the reinforcing portion 2B of the semiconductor laminate 2, even if the stat bumps 12 for flip-chip bonding are formed on the upper surfaces of the electrode pads 42, 52, the surfaces of the electrode pads 42, 52 are depressed. Etc. can be suppressed. Therefore, the electrode pad portions 42 and 52
A problem such as peeling of the optical circuit is eliminated.
A highly reliable surface-emitting laser 100 or photodiode 200 that can be reliably mounted on a semiconductor device can be manufactured.
Can be produced.

【0057】また、従来では、エッチングによって取り
去っていた部分の半導体積層体2を補強部2Bとして残
して利用したことによって、コストを高騰させることな
く、フリップチップボンディングによる実装にも強い強
度を有する面発光レーザ100あるいはフォトダイオー
ド200を、容易且つ確実に作製することができる。
In addition, since the portion of the semiconductor laminate 2 which has been conventionally removed by etching is left as the reinforcing portion 2B and used, the surface has a high strength for mounting by flip chip bonding without increasing the cost. The light emitting laser 100 or the photodiode 200 can be easily and reliably manufactured.

【0058】さらに、一対の電極のうち一方のp型オー
ミック電極4は、コンタクトホール41aを介して、発
光部2Aあるいは受光部2Cの下端部に導電しているた
め、一対の電極をともに補強部2Bの上面に形成して
も、発光部2Aの厚さ方向に電流を供給するあるいは受
光部2Cから電流を取り出すことが可能となる。このよ
うに、一対の電極を補強部2Bの上面に形成すること
で、フリップチップボンディングの実装後、電極間にワ
イヤボンディング等でコンタクトを取る必要がなくなる
ため、面発光レーザ100あるいはフォトダイオード2
00の実装における煩雑さを解消するために有効であ
る。またこれにより、光電気混載回路300上でレーザ
駆動回路8と面発光レーザ100の電極間の接続、ある
いはフォトダイオード200とアンプ回路9の電極間の
接続を短くすることができるため、面発光レーザ100
の高速変調あるいはフォトダイオード200の広帯域化
に有効である。
Furthermore, one p-type ohmic electrode 4 of the pair of electrodes is conductive to the lower end of the light emitting section 2A or the light receiving section 2C through the contact hole 41a, so that both the pair of electrodes are reinforced. Even if it is formed on the upper surface of 2B, it becomes possible to supply a current in the thickness direction of the light emitting section 2A or to take out the current from the light receiving section 2C. By forming a pair of electrodes on the upper surface of the reinforcing portion 2B, it is not necessary to make contact between the electrodes by wire bonding or the like after mounting the flip chip bonding.
This is effective for eliminating the complexity of mounting the 00. In addition, the connection between the laser driving circuit 8 and the electrode of the surface emitting laser 100 or the connection between the photodiode 200 and the electrode of the amplifier circuit 9 on the opto-electric hybrid circuit 300 can be shortened. 100
This is effective for high-speed modulation of the above or for broadening the bandwidth of the photodiode 200.

【0059】さらに、発光部2Aあるいは受光部2Cの
周縁に形成した凹部6の底面に、全周に渡って半導体基
板1に達する溝部6aを形成したことによって、コンタ
クトホール41aを介してp型コンタクト層21に導通
しているp型オーミック電極4が、発光部2Aあるいは
受光部2Cの下端部のみに導通されることになる。よっ
て、p型オーミック電極4及びn型オーミック電極5間
における寄生容量が抑制されるため、面発光レーザ10
0のさらなる高速変調あるいはフォトダイオード200
のさらなる広帯域化が可能となった。
Further, a groove 6a reaching the semiconductor substrate 1 over the entire periphery is formed on the bottom surface of the concave portion 6 formed on the periphery of the light emitting section 2A or the light receiving section 2C, so that the p-type contact is formed via the contact hole 41a. The p-type ohmic electrode 4 conducting to the layer 21 is conducted only to the lower end of the light emitting section 2A or the light receiving section 2C. Therefore, since the parasitic capacitance between the p-type ohmic electrode 4 and the n-type ohmic electrode 5 is suppressed, the surface emitting laser 10
0 faster modulation or photodiode 200
Has become possible to further broaden the bandwidth.

【0060】次に、本発明の実施形態に係る面発光レー
ザ100の製造方法について、図3〜図8を参照して説
明する。図3〜図8は、それぞれ本発明に係る面発光レ
ーザ100の一製造工程を説明する断面図である。
Next, a method of manufacturing the surface emitting laser 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 8 are cross-sectional views illustrating one manufacturing process of the surface emitting laser 100 according to the present invention.

【0061】まず、図3に示すように、GaAsからな
る高抵抗の半導体基板1上に、p型コンタクト層21、
p型DBRミラー層22、p型クラッド層23、活性層
24、n型クラッド層25、電流狭窄層26、n型DB
Rミラー層27、n型コンタクト層28を順次積層す
る。
First, as shown in FIG. 3, a p-type contact layer 21 is formed on a high-resistance semiconductor substrate 1 made of GaAs.
p-type DBR mirror layer 22, p-type cladding layer 23, active layer 24, n-type cladding layer 25, current confinement layer 26, n-type DB
An R mirror layer 27 and an n-type contact layer 28 are sequentially stacked.

【0062】上記各半導体積層体2は、有機金属気相成
長(MOVPE|MetalーOrganic Vap
or Phase Epitaxy)法でエピタキシャ
ル成長させる。ここで、MOVPE法に限らず、MBE
(Molecular Beam Epitaxy)法
或いは、LPE(Liguid Phase Epit
axy)法を用いても構わない。
Each of the semiconductor laminates 2 is formed by metal organic chemical vapor deposition (MOVPE | Metal-Organic Vap).
or Phase Epitaxy). Here, not only the MOVPE method but also the MBE method
(Molecular Beam Epitaxy) method or LPE (Liquid Phase Epitaxy)
axy) method may be used.

【0063】次に、n型コンタクト層28上に、フォト
レジストを塗布した後フォトリソグラフィーにより該フ
ォトレジストをパターニングすることで、所定パターン
のレジスト層を形成する。次いで、このレジスト層をマ
スクとして、反応性イオンエッチングにより、図4に示
すように、p型コンタクト層21が露出するまでエッチ
ングをしてリング状の凹部6を形成する。ここで、半導
体積層体2には、凹部6を介して、円柱形状の発光部2
Aとその周囲の補強部2Bとが形成される。
Next, a photoresist is applied on the n-type contact layer 28 and then patterned by photolithography to form a resist layer having a predetermined pattern. Next, using this resist layer as a mask, etching is performed by reactive ion etching until the p-type contact layer 21 is exposed, as shown in FIG. Here, the columnar light-emitting portion 2 is provided on the semiconductor laminate 2 through the concave portion 6.
A and its surrounding reinforcement 2B are formed.

【0064】次いで、p型オーミック電極4とp型コン
タクト層21とがコンタクトを取る部分を発光部2Aの
下端部に残すために、前述の工程と同様に、発光部2A
の周縁から凹部6の外周円に向かって、略矩形状のレジ
スト層を形成する。次いで、このレジスト層をマスクと
して、反応性イオンエッチングにより、図5に示すよう
に、半導体基板1の途中までさらにエッチングをして、
凹部6に素子分離のための溝部6aを形成する。ここ
で、レジスト層を形成した略矩形状部には、p型コンタ
クト層21が残り、それ以外の露出した部分には、半導
体基板1に達する溝部6aが形成される。
Next, in order to leave a portion where the p-type ohmic electrode 4 and the p-type contact layer 21 make contact with each other at the lower end of the light-emitting portion 2A, the light-emitting portion 2A
A substantially rectangular resist layer is formed from the peripheral edge toward the outer circumferential circle of the concave portion 6. Then, using the resist layer as a mask, the semiconductor substrate 1 is further etched halfway by reactive ion etching as shown in FIG.
A groove 6a for element isolation is formed in the recess 6. Here, the p-type contact layer 21 remains in the substantially rectangular portion where the resist layer is formed, and a groove 6a reaching the semiconductor substrate 1 is formed in other exposed portions.

【0065】次いで、n型AlAsからなる電流狭窄層
26を、400℃程度の水蒸気雰囲気下に1〜30分さ
らすことにより、AlAs層がその露出面から内側へと
酸化され、AlAsからなる半導体層の回りに酸化アル
ミニウムからなる絶縁体層26aが形成される。ここ
で、絶縁体層26aは、発光部2Aの中央部を除いた外
周囲及び凹部6の外周囲に、それぞれリング状に形成さ
れる。
Next, the current constriction layer 26 made of n-type AlAs is exposed to a steam atmosphere at about 400 ° C. for 1 to 30 minutes, whereby the AlAs layer is oxidized from the exposed surface to the inside, and the semiconductor layer made of AlAs Is formed around the insulating layer 26a made of aluminum oxide. Here, the insulator layer 26a is formed in a ring shape around the outer periphery of the light emitting portion 2A except for the central portion and the outer periphery of the concave portion 6, respectively.

【0066】次いで、図6に示すように、エッチングに
よって形成した溝部6aを含む凹部6に、絶縁性物質7
としてポリイミド前駆体を塗布し、その硬化後n型コン
タクト層28を露出させ、その後にスパッタリング法等
により、シリコン酸化膜を全面に形成する。ここで、溝
部6aを含む凹部6には、絶縁性物質7としてポリイミ
ドが埋め込まれる。このポリイミド前駆体を塗布する方
法としては、スピンコート法、ディッピング法、スプレ
ーコート法等いずれの方法でも構わない。
Next, as shown in FIG. 6, an insulating material 7 is formed in the recess 6 including the groove 6a formed by etching.
Then, a polyimide precursor is applied, and after curing, a n-type contact layer 28 is exposed, and then a silicon oxide film is formed on the entire surface by a sputtering method or the like. Here, polyimide is buried as an insulating substance 7 in the recess 6 including the groove 6a. As a method of applying the polyimide precursor, any method such as a spin coating method, a dipping method, and a spray coating method may be used.

【0067】次いで、フォトリソグラフィ及びドライエ
ッチングによって、発光部2A上面のシリコン酸化膜を
エッチング除去して、補強部2Bの上面に絶縁層3を形
成する。
Next, by photolithography and dry etching, the silicon oxide film on the upper surface of the light emitting portion 2A is removed by etching, and the insulating layer 3 is formed on the upper surface of the reinforcing portion 2B.

【0068】次いで、図7に示すように、p型オーミッ
ク電極4が形成される側(図面における左側)のポリイ
ミド系樹脂内に、フォトリソグラフィ及びドライエッチ
ングによって、半導体積層体2の上面から、凹部6に残
したp型コンタクト層21まで上下方向に延びるコンタ
クトホール41aを形成する。
Next, as shown in FIG. 7, a recess is formed in the polyimide resin on the side (left side in the drawing) on which the p-type ohmic electrode 4 is to be formed by photolithography and dry etching from the upper surface of the semiconductor laminate 2. A contact hole 41a extending in the vertical direction up to the p-type contact layer 21 left in 6 is formed.

【0069】次いで、図8に示すように、真空蒸着法に
よって、半導体積層体2の上面にクロムと金ー亜鉛合金
等の金属からなる金属層を形成し、さらにフォトリソグ
ラフィ及びドライエッチングによって所定パターンを有
するp型オーミック電極4を形成する。
Next, as shown in FIG. 8, a metal layer made of a metal such as chromium and a gold-zinc alloy is formed on the upper surface of the semiconductor laminate 2 by a vacuum evaporation method, and a predetermined pattern is formed by photolithography and dry etching. Is formed.

【0070】次いで、半導体積層体2の上面に、フォト
レジストを塗布した後、フォトリソグラフィにより当該
フォトレジストをパターニングすることで、所定パター
ンのレジスト層を形成する。そして、真空蒸着法によっ
て、当該レジスト層の上面に金ーゲルマニウム合金等の
金属からなる金属層を形成した後、リフトオフ法によ
り、レジスト層上に蒸着した金属をレジスト層とともに
除去する。ここで、発光部2Aの上面に開口部21Aを
有するn型オーミック電極5を形成する。以上の工程を
経て、本実施形態の面発光レーザ100を完成させる。
Next, a photoresist is applied on the upper surface of the semiconductor laminate 2 and then patterned by photolithography to form a resist layer having a predetermined pattern. Then, after forming a metal layer made of a metal such as a gold-germanium alloy on the upper surface of the resist layer by a vacuum deposition method, the metal deposited on the resist layer is removed together with the resist layer by a lift-off method. Here, an n-type ohmic electrode 5 having an opening 21A is formed on the upper surface of the light emitting section 2A. Through the above steps, the surface emitting laser 100 of the present embodiment is completed.

【0071】一方、本発明の実施形態に係るフォトダイ
オード200の構成は、上記本発明の実施形態に係る面
発光レーザ100と半導体積層体2の構成が異なるのみ
であるから、フォトダイオード200の製造方法は、上
記製造方法において、半導体積層体2の積層構成が異な
るのみであるため、その詳細な説明を省略する。
On the other hand, the structure of the photodiode 200 according to the embodiment of the present invention is different from the surface emitting laser 100 according to the embodiment of the present invention only in the structure of the semiconductor laminated body 2. The method is different from the above-described manufacturing method only in the laminated structure of the semiconductor laminated body 2, and therefore, detailed description thereof is omitted.

【0072】ここで、本実施の形態において、発光部2
Aあるいは受光部2Cの周縁のみをエッチングし、その
他の部分に半導体積層体2を残し補強部2Bとしたが、
少なくともフリップチップボンディングによる実装を行
う部位の下面に半導体積層体2を残すのであれば、補強
部2Bの形成部位、形成面積、形成形状はこれに限らな
い。
Here, in the present embodiment, the light emitting section 2
A or only the periphery of the light receiving portion 2C was etched, and the semiconductor laminate 2 was left in other portions to form a reinforcing portion 2B.
As long as the semiconductor laminate 2 is left at least on the lower surface of the portion where the mounting is performed by flip chip bonding, the formation site, the formation area, and the formation shape of the reinforcing portion 2B are not limited thereto.

【0073】また、本実施の形態において、p型オーミ
ック電極4及びn型オーミック電極5の平面形状を円形
としたが、これに限らず、三角形、四角形等いずれの形
状としても構わない。
Further, in the present embodiment, the planar shape of the p-type ohmic electrode 4 and the n-type ohmic electrode 5 is circular, but is not limited to this, and may be any shape such as a triangle and a quadrangle.

【0074】また、本実施の形態において、p型オーミ
ック電極4にコンタクトホール41aを形成し、発光部
2Aあるいは受光部2Cの下端部との導通を可能とした
が、一方の電極を発光部2Aあるいは受光部2Cの下端
部と導通可能とするのであれば、これに限らず、本実施
の形態におけるp型及びn型を全て逆にして形成するこ
とも可能である。
In the present embodiment, the contact hole 41a is formed in the p-type ohmic electrode 4 to enable conduction with the lower end of the light emitting section 2A or the light receiving section 2C. Alternatively, as long as it can conduct with the lower end of the light receiving section 2C, the present invention is not limited to this, and the p-type and the n-type in the present embodiment can all be reversed.

【0075】さらに、本実施の形態において、絶縁性物
質7としてポリイミド系樹脂を使用したが、これに限ら
ず、アクリル系樹脂或いはエポキシ系樹脂等いずれの物
質を使用しても構わない。
Further, in the present embodiment, a polyimide resin is used as the insulating substance 7, but the present invention is not limited to this, and any substance such as an acrylic resin or an epoxy resin may be used.

【0076】さらに、本実施の形態において、レーザ光
を上方に出射する面発光レーザ100としたが、これに
限らず、レーザ光を下方に出射する面発光レーザとする
こともできる。同様に、本実施の形態において、レーザ
光を上方から入射するフォトダイオード200とした
が、これに限らず、レーザ光を下方から入射するフォト
ダイオードとすることもできる。
Further, in this embodiment, the surface emitting laser 100 for emitting laser light upward is described. However, the present invention is not limited to this, and a surface emitting laser for emitting laser light downward may be used. Similarly, in the present embodiment, the photodiode 200 receives the laser light from above, but is not limited to this, and may be a photodiode that receives the laser light from below.

【0077】さらに、本実施の形態における面発光レー
ザ100あるいはフォトダイオード200を、二次元的
に複数個並列して、アレイ化することも可能である。こ
の場合、各発光部2Aあるいは各受光部2Cのp型コン
タクト層21は素子ごとに分離する必要はなく、共通の
電極としてもよい。これにより、電極数を削減させるこ
とができる。
Further, a plurality of surface emitting lasers 100 or photodiodes 200 according to the present embodiment can be two-dimensionally arranged in parallel to form an array. In this case, the p-type contact layer 21 of each light emitting unit 2A or each light receiving unit 2C does not need to be separated for each element, and may be a common electrode. Thereby, the number of electrodes can be reduced.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載の
面発光レーザあるいは請求項4に記載のフォトダイオー
ドによれば、一対の電極を、補強部の上面に外部との接
続部分を有するように形成したことによって、フリップ
チップボンディングによる実装が行われたとしても、確
実に固定することが可能となるため、信頼性の高い面発
光レーザあるいはフォトダイオードを提供することがで
きる。
As described above, according to the surface emitting laser according to the first aspect or the photodiode according to the fourth aspect, the pair of electrodes has the connection portion with the outside on the upper surface of the reinforcing portion. With such a configuration, even if mounting by flip-chip bonding is performed, it is possible to reliably fix the semiconductor device, so that a highly reliable surface-emitting laser or photodiode can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る面発光レーザを示す断面図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing a surface emitting laser according to the present invention.

【図2】本発明に係る面発光レーザを示す平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view showing a surface emitting laser according to the present invention.

【図3】本発明に係る面発光レーザの一製造工程を説明
する断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating one manufacturing process of the surface emitting laser according to the present invention.

【図4】本発明に係る面発光レーザの一製造工程を説明
する断面図である。
FIG. 4 is a sectional view illustrating one manufacturing process of the surface emitting laser according to the present invention.

【図5】本発明に係る面発光レーザの一製造工程を説明
する断面図である。
FIG. 5 is a sectional view illustrating one manufacturing process of the surface emitting laser according to the present invention.

【図6】本発明に係る面発光レーザの一製造工程を説明
する断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating one manufacturing process of the surface emitting laser according to the present invention.

【図7】本発明に係る面発光レーザの一製造工程を説明
する断面図である。
FIG. 7 is a sectional view illustrating one manufacturing process of the surface emitting laser according to the present invention.

【図8】本発明に係る面発光レーザの一製造工程を説明
する断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating one manufacturing process of the surface emitting laser according to the present invention.

【図9】本発明に係るフォトダイオードを示す断面図で
ある。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a photodiode according to the present invention.

【図10】本発明に係るフォトダイオードを示す平面図
である。
FIG. 10 is a plan view showing a photodiode according to the present invention.

【図11】本発明に係る光電気混載回路を示す断面図で
ある。
FIG. 11 is a sectional view showing an opto-electric hybrid circuit according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 半導体積層体 2A 発光部 2B 補強部 2C 受光部 3 絶縁層 4 p型オーミック電極 5 n型オーミック電極 6 凹部 6a 溝部 7 絶縁性物質(ポリイミド系樹脂) 8 レーザ駆動回路 9 アンプ回路 10 基板 11 電気配線 12 スタッドバンプ 21 p型コンタクト層 22 p型DBRミラー層 23 p型クラッド層 24 活性層 25 n型クラッド層 26 電流狭窄層 26a 絶縁体層 27 n型DBRミラー層 28 n型コンタクト層 29 光吸収層 30 光導波路 41 コンタクト部 41a コンタクトホール 42 電極パッド部 51 コンタクト部 52 電極パッド部 53 連結部 100 面発光レーザ 200 フォトダイオード 300 光電気混載回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Semiconductor laminated body 2A Light emitting part 2B Reinforcement part 2C Light receiving part 3 Insulating layer 4 P-type ohmic electrode 5 N-type ohmic electrode 6 Concave part 6a Groove part 7 Insulating substance (polyimide resin) 8 Laser drive circuit 9 Amplifier circuit 10 Substrate 11 Electrical wiring 12 Stud bump 21 P-type contact layer 22 p-type DBR mirror layer 23 p-type cladding layer 24 active layer 25 n-type cladding layer 26 current confinement layer 26 a insulator layer 27 n-type DBR mirror layer 28 n-type contact layer REFERENCE SIGNS LIST 29 light absorbing layer 30 optical waveguide 41 contact part 41 a contact hole 42 electrode pad part 51 contact part 52 electrode pad part 53 connecting part 100 surface emitting laser 200 photodiode 300 opto-electric hybrid circuit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 篤 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 金子 丈夫 長野県諏訪市大和3丁目3番5号 セイコ ーエプソン株式会社内 Fターム(参考) 2H047 KA04 KB09 LA09 MA07 QA05 5F049 MA04 NA09 NA15 NA20 NB01 PA14 QA20 RA07 RA10 SE09 SE11 SE15 SE20 SS04 SS10 TA11 UA05 5F073 AA74 AA89 AB15 AB17 AB25 BA02 CA04 CA05 CB03 CB10 DA25 DA27 DA30 DA35 EA14 EA29 FA30  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Atsushi Harada 3-35-5 Yamato, Suwa-shi, Nagano Seiko Epson Corporation (72) Inventor Takeo Kaneko 3-5-35, Yamato, Suwa-shi, Nagano Seiko-Epson In-house F-term (Reference) 2H047 KA04 KB09 LA09 MA07 QA05 5F049 MA04 NA09 NA15 NA20 NB01 PA14 QA20 RA07 RA10 SE09 SE11 SE15 SE20 SS04 SS10 TA11 UA05 5F073 AA74 AA89 AB15 AB17 AB25 BA02 CA04 CA05 CB30 DA30 DA27 DA27 DA27

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、その上面に積層され、且
つ、発光部と補強部とに凹部を介して分割された半導体
積層体と、前記凹部に埋め込まれた絶縁性物質と、前記
発光部の厚さ方向に電流が流れるように電圧を印加する
一対の電極と、を備え、 前記一対の電極は、前記補強部の上面に外部との接続部
分を有することを特徴とする面発光レーザ。
A semiconductor laminated body laminated on an upper surface thereof and divided into a light emitting portion and a reinforcing portion via a concave portion, an insulating material embedded in the concave portion, and the light emitting portion. And a pair of electrodes for applying a voltage so that a current flows in a thickness direction of the reinforcing member, wherein the pair of electrodes has a connection portion with the outside on an upper surface of the reinforcing portion.
【請求項2】 前記一対の電極のうち一方は、前記絶縁
性物質内を上下方向に延びるコンタクトホールを介し
て、前記発光部の下端部に導通していることを特徴とす
る請求項1記載の面発光レーザ。
2. The device according to claim 1, wherein one of the pair of electrodes is electrically connected to a lower end of the light emitting unit via a contact hole extending vertically in the insulating material. Surface emitting laser.
【請求項3】 前記凹部の底面は、前記発光部の下端部
と前記補強部の下端部とを不導通とするために、その全
長に渡って前記半導体基板表面に達していることを特徴
とする請求項1又は2記載の面発光レーザ。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the bottom surface of the concave portion reaches the surface of the semiconductor substrate over the entire length thereof so as to disconnect the lower end portion of the light emitting portion and the lower end portion of the reinforcing portion. The surface emitting laser according to claim 1 or 2, wherein:
【請求項4】 半導体基板上に形成した半導体積層体を
垂直方向にエッチングし、その半導体積層体を発光部と
補強部とに分割する凹部を形成する工程と、 前記凹部の底面を、その全長に渡って前記半導体基板表
面に達するように垂直方向にさらにエッチングし、前記
発光部の下端部と前記補強部の下端部とを不導通とする
溝部を形成する工程と、 前記溝部を含む前記凹部内に、絶縁性物質を埋め込む工
程と、 前記絶縁性物質の一部に、上下方向に延びて、前記発光
部の下端部と接続するコンタクトホールを形成する工程
と、 前記発光部の上端部に導通する電極と、前記コンタクト
ホールの上端部に導通する電極とを、前記補強部の上面
に形成する工程と、を含むことを特徴とする面発光レー
ザの製造方法。
4. A step of vertically etching a semiconductor laminate formed on a semiconductor substrate to form a concave portion for dividing the semiconductor laminate into a light-emitting portion and a reinforcing portion; Forming a groove for disconnecting the lower end of the light emitting portion and the lower end of the reinforcing portion from each other in the vertical direction so as to reach the surface of the semiconductor substrate, and the recess including the groove A step of embedding an insulating material therein; a step of forming a contact hole extending vertically in a part of the insulating material and connecting to a lower end of the light emitting unit; Forming a conductive electrode and an electrode conductive to an upper end of the contact hole on an upper surface of the reinforcing portion.
【請求項5】 前記溝部を形成する工程では、前記コン
タクトホールの下端部と接続する部分が前記発光部の下
端部に残るように、前記溝部を形成することを特徴とす
る請求項4記載の面発光レーザの製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein, in the step of forming the groove, the groove is formed such that a portion connected to a lower end of the contact hole remains at a lower end of the light emitting unit. Manufacturing method of surface emitting laser.
【請求項6】 半導体基板と、その上面に積層され、且
つ、受光部と補強部とに凹部を介して分割された半導体
積層体と、前記凹部に埋め込まれた絶縁性物質と、光の
入射によって前記受光部の厚さ方向に流れる電流を検出
する一対の電極と、を備え、 前記一対の電極は、前記補強部の上面に外部との接続部
分を有することを特徴とするフォトダイオード。
6. A semiconductor laminated body laminated on a semiconductor substrate, an upper surface thereof, and divided into a light receiving portion and a reinforcing portion via a concave portion, an insulating material embedded in the concave portion, and light incidence And a pair of electrodes for detecting a current flowing in the thickness direction of the light receiving unit. The pair of electrodes has a connection portion with the outside on an upper surface of the reinforcing unit.
【請求項7】 前記一対の電極のうち一方は、前記絶縁
性物質内を上下方向に延びるコンタクトホールを介し
て、前記受光部の下端部に導通していることを特徴とす
る請求項6記載のフォトダイオード。
7. The light-receiving section according to claim 6, wherein one of said pair of electrodes is electrically connected to a lower end of said light-receiving section via a contact hole extending vertically in said insulating material. Photodiode.
【請求項8】 前記凹部の底面は、前記受光部の下端部
と前記補強部の下端部とを不導通とするために、その全
長に渡って前記半導体基板表面に達していることを特徴
とする請求項6又は7記載のフォトダイオード。
8. The semiconductor device according to claim 8, wherein the bottom surface of the concave portion reaches the surface of the semiconductor substrate over the entire length thereof so as to disconnect the lower end portion of the light receiving portion and the lower end portion of the reinforcing portion. The photodiode according to claim 6 or 7, wherein
【請求項9】 半導体基板上に形成した半導体積層体を
垂直方向にエッチングし、その半導体積層体を受光部と
補強部とに分割する凹部を形成する工程と、 前記凹部の底面を、その全長に渡って前記半導体基板表
面に達するように垂直方向にさらにエッチングし、前記
受光部の下端部と前記補強部の下端部とを不導通とする
溝部を形成する工程と、 前記溝部を含む前記凹部内に、絶縁性物質を埋め込む工
程と、 前記絶縁性物質の一部に、上下方向に延びて、前記受光
部の下端部と接続するコンタクトホールを形成する工程
と、 前記受光部の上端部に導通する電極と、前記コンタクト
ホールの上端部に導通する電極とを、前記補強部の上面
に形成する工程と、を含むことを特徴とするフォトダイ
オードの製造方法。
9. A step of vertically etching a semiconductor laminated body formed on a semiconductor substrate to form a concave portion which divides the semiconductor laminated body into a light receiving portion and a reinforcing portion; Forming a groove for disconnecting the lower end of the light receiving portion and the lower end of the reinforcing portion from each other in the vertical direction so as to reach the surface of the semiconductor substrate, and the recess including the groove A step of embedding an insulating material therein, a step of forming a contact hole extending vertically in a part of the insulating material and connecting to a lower end of the light receiving section, and an upper end of the light receiving section. Forming a conductive electrode and an electrode conductive to an upper end of the contact hole on an upper surface of the reinforcing portion.
【請求項10】 前記溝部を形成する工程では、前記コ
ンタクトホールの下端部と接続する部分が前記受光部の
下端部に残るように、前記溝部を形成することを特徴と
する請求項9記載のフォトダイオードの製造方法。
10. The method according to claim 9, wherein in the step of forming the groove, the groove is formed such that a portion connected to a lower end of the contact hole remains at a lower end of the light receiving unit. Photodiode manufacturing method.
【請求項11】 光導波路と、前記光導波路への入射用
のミラーと、前記光導波路からの出射用のミラーと、電
気配線と、を少なくとも有する光電気混載回路におい
て、 前記電気配線に対して、請求項1乃至3の面発光レーザ
と、前記面発光レーザを駆動するためのレーザ駆動回路
と、請求項6乃至8のフォトダイオードと、前記フォト
ダイオードからの信号を検出するためのアンプ回路と、
がフリップチップボンディングによって実装されている
ことを特徴とする光電気混載回路。
11. An opto-electric hybrid circuit having at least an optical waveguide, a mirror for entering the optical waveguide, a mirror for exiting from the optical waveguide, and an electric wiring, wherein: A surface emitting laser according to any one of claims 1 to 3, a laser driving circuit for driving the surface emitting laser, a photodiode according to claims 6 to 8, and an amplifier circuit for detecting a signal from the photodiode. ,
Is mounted by flip chip bonding.
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